30. Этажная подготовка шахтного поля.
Если пласт в пределах шахтного поля или горизонта делят по падению на участки, вытянутые по простиранию, то такие участки называют этажами, а способ подготовки шахтного поля — этажным (рис. 2.3, а).
Этаж — часть пласта в шахтном поле, границами которой по падению являются штреки — откаточный и вентиляционный, а по простиранию — границы шахтного поля. Штреки, ограничивающие этаж, обычно называют этажными. Все этажи в пределах горизонта обслуживаются одним бремсбергом или уклоном, которые называются капитальными. На крутонаклонных и крутых пластах, в отличие от пологих, каждый этаж обслуживается своими квершлагами: снизу — откаточными, сверху — вентиляционными. Расстояние по линии падения пласта между верхней и нижней границами этажа называют наклонной высотой этажа. Для пологих и наклонных пластов наклонную высоту этажа определяют расчетом. Она может быть от 200 до 500 м. Необходимо, чтобы производственная мощность шахты при этом обеспечивалась очистными забоями, расположенными в пределах только одного этажа. Проекцию наклонной высоты этажа hэ на вертикальную плоскость называют вертикальной высотой этажа hв которая определяется из выражения
При разработке крутых пластов hв принимают из условий безопасного ведения горных работ: для пластов тонких и средней мощности — 120—130 м, для мощных — от 80 до 100 м. Наклонная же высота этажа определяется по формуле (2.1). Крыло горизонта имеет размер по простиранию порядка 2—2,5 км, поэтому крыло этажа по простиранию можно дополнительно делить на более мелкие части — выемочные поля. К делению этажа на выемочные поля обычно прибегают при разработке пологих пластов и только в том случае, когда его наклонная высота в 2—3 раза превышает рациональную длину лавы. В этих условиях возникает необходимость деления выемочного поля по падению на два, реже на три выемочных участка, в каждом из которых располагается по одной лаве. Для их обслуживания необходимо проходить в каждом выемочном поле участковые (промежуточные) бремсберги (скаты, квершлаги), ходки, штреки, конвейерные и вентиляционные. Выемочное поле — часть пласта в пределах этажа, разработка которой осуществляется с применением участковых (промежуточных) бремсбергов, скатов или квершлагов. Размер выемочного поля по простиранию на пологих пластах находится в пределах 750—1500 м, на крутых — 350—500 м. Выемочный участок — часть пласта в пределах выемочного поля, ограниченная по падению конвейерным и вентиляционным штреками, а по простиранию — границами выемочного поля.
31. Погоризонтная подготовка шахтного поля.
Подготовка запасов шахтного поля производится по определенной системе, создающей необходимые условия для их отработки с высокой эффективностью. При этом под подготовкой шахтного поля понимается определенный порядок проведения подготовительных выработок в пространстве и во времени. Различают 4 способа подготовки шахтных полей:
- погоризонтная подготовка;
- панельная подготовка;
- этажная подготовка;
- комбинированная подготовка.
В период строительства шахты подготовка запасов к нарезке полей производится лишь в объемах, предусмотренных проектом для сдачи шахты в эксплуатацию.
Подготовка всех остальных запасов и постоянное их возобновление взамен выработанных (воспроизводство очистного фронта) производится в течение всего срока функционирования действующей шахты.
Чтобы обеспечить эффективное воспроизводство фронта очистных работ способы подготовки должны удовлетворять определенным требованиям. В частности, по существующим нормативам в любой момент времени действующая шахта должна иметь:
- готовых к выемке запасов (для разработки которых пройдены все без исключения подготовительные и нарезные выработки) – не менее, чем на 3 месяца работы;
- подготовленных запасов (для разработки которых проведены основные подготовительные выработки) – не менее, чем на полугодовую работу;
- вскрытых запасов (к которым обеспечен доступ с поверхности земли через капитальные выработки: стволы, штольни, этажные, погоризонтные или капитальные квершлаги) – не менее, чем на год работы шахты.
Превышение этих минимальных норм способствует устойчивой работе шахты. Однако заблаговременное проведение большого объема выработок может привести к неоправданно большим затратам на их поддержание. Отсюда видно, что выбор целесообразной системы подготовки шахтного поля для конкретных условий является оптимизационной многовариантной задачей, которая решается с учетом большого числа факторов.
1.3.1 Сущность погоризонтной подготовки
Сущность погоризонтной подготовки заключается в том, что пласт в пределах шахтного поля между горизонтами делят на выемочные участки, в каждом из которых размещают одну или две лавы. Очистные забои поставлены при этом по простиранию пласта, а перемещаются они по падению или восстанию.
1.3.2 Погоризонтная подготовка для индивидуальной отработки пластов (рис.1.4)
Подготовка пласта начинается с проведения главных штреков, один из которых целесообразно проводить полевым, а другой – пластовым, т.к. срок службы этих штреков равен сроку службы шахты. Полевой штрек служит для транспорта полезного ископаемого, а пластовый – для вспомогательного транспорта (оборудования, вспомогательных грузов и т.п.). Они периодически соединяются между собой квершлагами или скатами. От пластового штрека проводятся наклонные выработки (конвейерные бремсберги и ходки), которые соединяются у верхней границы горизонта разрезной печью. Главный вентиляционный штрек также проводится полевым и соединяется со стволом вентиляционным квершлагом. Схема проветривания выработок – прямоточная.
Подготовка уклонной части шахтного поля производится путем проведения по нижней границе шахтного поля штреков для вентиляции, водоотлива и вспомогательных операций. Штреки соединяются с углубленным до нижней границы шахтного поля вспомогательным стволом посредством вентиляционного квершлага, специально пройденного для этих целей.
1 – квершлаг; 2 – главный штрек; 3 – пластовый штрек; 4 – вентиляционный ходок; 5 – конвейерный бремсберг; 6 – разрезные печи; 7 – ствол; 8 – квершлаг; 9 – штрек; 10 – короткий квершлаг
Рисунок 1.4 – Погоризонтная подготовка шахтного поля
1.3.3 Погоризонтная подготовка для групповой отработки пластов (рис.1.5)
При отработке сближенных пластов пластовые выработки одного из пластов используются для совместной отработки посредством групповых бремсбергов (уклонов) и гезенков. Групповые сборные выработкипроводятся при этом полевыми. Они соединяются с пластовыми гезенками или квершлагами. Гезенки используются только для передачи углепотока с верхнего пласта на групповую выработку, а квершлаг – для проветривания, вспомогательных операций и передвижения людей.
1 – вспомогательный ствол; 2 – главный ствол; 3 – полевой конвейерный штрек; 4 – вентиляционный штрек; 5 – групповой полевой сборный уклон; 6 – пластовые сборные бремсберги; 7 – гезенк
Рисунок 1.5 – Погоризонтная подготовка с групповым полевым уклоном
1.3.4 Область применения погоризонтной подготовки
- α ≤ 120, в перспективе – до 180;
- пласты со сложной гипсометрией, когда при других способах подготовки невозможно выдержать постоянство длины лавы;
- пласты с высокой газообильностью и водообильностью; в первом случае используется отработка по падению (метан, будучи легче воздуха, поднимается в выработанное пространство лавы), во втором – по восстанию (вода стекает в выработанное пространство);
- наличие нарушений, направленных по падению пласта.
Применение этой подготовки позволяет также (достоинства):
- упростить подготовку шахтного поля и схему транспорта угля в шахте;
- уменьшить удельную протяженность и объем проводимых выработок по подготовке шахтного поля;
- уменьшить поступление метана в рабочее пространство лавы из выработанного, сократить приток воды в призабойное пространство, увеличить безопасность работ, особенно на пластах, опасных по внезапным выбросам угля и газа.
Недостатки погоризонтной подготовки:
- ограниченность области применения по углу падения пластов (до 120);
- сложности в организации вспомогательного транспорта (материалов, людей, оборудования) по длинным наклонным выработкам.